动力定位作用下S型铺管作业耦合运动分析

文章建立了S型铺管船的船体、托管架和管线动态耦合模型。考虑了海浪、风和海流载荷作用下以及动力定位系统的控制下,分析时域内管道对船舶运动和受力特点的影响。主要包括：建立起重铺管船的动力定位运动模型,建立基于碰撞-接触原理的V型托辊和托管架模型,设计具有PID伺服系统的张紧器模型,提供连接托管架和船尾的非线性弹性铰接模型。进行时域动态模拟得到结果,通过与非铺管作业工况下的运动响应的对比表明,管线对船舶横摇运动影响较大,对纵摇和垂荡运动有一定程度的影响;管道对船舶纵荡、横荡和艏摇三个自由度上的受力影响极大。     

动力定位作用下S型铺管作业耦合运动分析（英文）

文章建立了S型铺管船的船体、托管架和管线动态耦合模型。考虑了海浪、风和海流载荷作用下以及动力定位系统的控制下,分析时域内管道对船舶运动和受力特点的影响。主要包括:建立起重铺管船的动力定位运动模型,建立基于碰撞-接触原理的V型托辊和托管架模型,设计具有PID伺服系统的张紧器模型,提供连接托管架和船尾的非线性弹性铰接模型。进行时域动态模拟得到结果,通过与非铺管作业工况下的运动响应的对比表明,管线对船舶横摇运动影响较大,对纵摇和垂荡运动有一定程度的影响;管道对船舶纵荡、横荡和艏摇三个自由度上的受力影响极大。     

深水海洋工程多功能立式管线铺设系统

介绍一种集成深水柔性管与脐带缆铺设、Reel与J-lay钢管铺设、水下结构物安装于一体的多功能立式管道铺设系统构成与设备特点。该系统可以安装在一艘中小型动力定位船舶上,其显著特点是可通过可移动式张紧器和J-lay铺管作业线的设计实现多种作业模式的快速转换,从而使船舶作业功能和灵活性大为提高,对于我国深水油气开发作业装备和多功能作业船的研究及设计建造有一定的借鉴意义。     

基于管道极限承载能力分析的深水S型铺管托管架基本设计研究

S型铺管托管架是铺管系统中的重要装备,起到支撑管道和引导管道入水的作用。其基本设计流程是一个复杂的循环过程,涉及铺管船推进力、张紧器张力、待铺设管道的尺寸和铺设水深等诸多参数的平衡和优选。本文基于下弯段管道在弯曲、拉伸和外压综合荷载作用下的极限承载能力分析,求解了铺管船推进力和张紧器拉力,并以此为边界条件推导了托管架长度的参数公式。以2500米水深铺设12英寸管道为例计算了所需的托管架曲率半径和设计长度,该计算方法可为S型铺管船托管架的基本设计提供参考。     

深水大型起重铺管船S型铺管系统研究

本文以深水大型起重铺管船S型铺管系统为研究对象,简要阐述张紧器、托管架、A&R绞车等主要铺管设备的用途及工作原理,并结合SEMAC1号起重铺管船铺管作业实际流程,将S型铺管系统典型作业流程归纳为四个阶段,即坡口处理、辅线加工、主线加工和移船铺管,并展开介绍S型铺管系统完整铺管作业流程。     

船舶动力定位系统的自适应控制研究

船舶和海上作业平台在海上特定位置工作时,必须具有较高的定位精度,锚泊式船舶定位受到锚链长度和锚钩抓地作用力的影响,在干扰作用力(海浪、海风和洋流等)作用下,定位精度不高。船舶的动力定位系统包括测量模块、动力分配模块、控制模块等,通过控制器分配船舶自身的动力,使干扰作用力和自身推进力相抵消,提高船舶或海上作业平台的定位精度。本文针对船舶的动力定位系统的定位原理,通过建立干扰力模型和船舶运动模型,设计了一种基于自适应模型控制技术的动力定位控制器。该控制器相对于传统控制器具有更高的控制精度和更短的效应时间,并在实际应用中取得了良好的效果。     

铺管船用张紧器链轨张力计算方法以及张紧端受力的研究

简要介绍了S-Lay型铺管船用张紧器的基本功能和构造,张紧器链轨张紧和张紧端轴的工况和设计考虑,给出链轨张紧时内张力的计算方法,讨论了设计张紧器时链轨张紧方面需要注意的问题,对于从事设计张紧器的人员来说具有一定借鉴参考意义.     

J型铺管船动力定位性能研究

本文对J型铺管船的静、动态动力定位性能开展研究,得到风速包络线和推力使用率,确定了铺管船能够抵抗的极限载荷,以及在作业工况下推力使用情况。在时域中对动力定位的J型铺管船进行了运动模拟,确定了船舶的定位精度,并对铺管作业对定位能力的影响展开研究,研究了以不同角度进行管道铺设时对推力使用率的影响,在时域中研究并比较分析了进行铺管作业船舶的动力定位精度。本文明确了船舶在铺设管线时的动力定位能力,为工程实践提供参考。     

海底管道J形铺设张紧器的张紧力计算分析

对海底管道建立微段和整体的力学模型,通过MATLAB编程求解顶部张紧器应提供给管道的张紧力。对比编程计算和Abaquas数值模拟结果,验证编程求解代替软件模拟计算的可行性和便捷性。探讨海域水深、管道入水角度、管重对张紧力的影响,结果表明,增加铺设水深和单位长度管重,所需张紧力增加;而增加铺设角度,所需张紧力相应减小。     

陆丰7-2海底管道铺设敏感性分析

海底管道铺设过程的敏感性分析是海底管道安装设计的重要内容,通过海底管道铺设敏感性分析可以明确铺管作业的操作参数,为海上铺管作业提供支持,并有效识别铺管过程的潜在风险。采用铺管软件OFFPIPE建立海底管道铺设模型,对陆丰7-2海底管道铺设张力、水深和托管架角度等参数敏感性进行了分析,明确了蓝疆号铺管船的铺管作业参数,为安全可靠地铺设海底管道提供了技术支持。     

Dynamic loading history and collapse analysis of the pipe during deepwater S-lay operation

In the deepwater S-lay operations depending on the required stinger radius and rollers configuration, relatively large plastic deformation is induced when the pipe passes over the stinger, under the combined loadings of bending, axial tension, roller reaction force and the pipelay vessel motion. The resulting plastic deformation does not vanish after the pipe leaves the stinger. It accumulates until the pipe reaches the seabed. The inherited residual deformation might reduce the collapse capacity of the pipe under the external pressure loading. The present paper investigates the dynamic loading history of the pipe during the S-lay operation based on a test-verified finite element model, and then calculates the residual plastic deformation of the pipe cross-section after the pipe reaches the seabed. Finally, the nonlinear collapse analysis is implemented based on the modified RIKS method to evaluate the capacity of the installation-induced deformed pipe. The results confirm that the deepwater S-lay operation will lead to obvious plastic deformation of the pipe, which decreases the pipe collapse capacity to some extent.     

Cyclic plastic deformation of overbend pipe during deepwater S-lay operation

In deepwater S-lay operations, the combined influences of stinger curvature, axial tension and roller support force can induce very large plastic deformation in the pipe. Dynamic loads from vessel motion and pipe sliding down the stinger lead the cyclic plastic deformation. This paper investigates the cyclic plastic stress history of the overbend pipe subjected to the dynamic pipelaying loading. The dynamic roller support forces are obtained through an innovative large scale hybrid substructure experiment constructed to simulate the pipe-stinger impact behavior. The measured roller forces are used to verify a 3D finite element analysis results developed with ABAQUS/Standard to observe the dynamic pipe stress history. The results confirm that the roller support can induce stress concentration in the pipe and the combined dynamic pipelaying loadings can cause extensive cyclic plastic deformation.     

多点系泊船舶在波浪中的运动及其系泊力

运用理论方法研究多点系泊船舶在波浪中的运动及其系泊力,建立了多点系泊船舶在波浪作用下的运动和系泊力的计算模型和求解方法,提出了带浮筒的链系的特性计算方法。采用时域计算解决链系的非线性问题。通过模型试验验证计算方法的精度和可靠性,开发了可供工程计算的计算程序。     

大型LNG船玻璃钢压载水管道应力校核方法

玻璃钢管作为大型液化天然气(LNG)船压载水管道,在其应用过程中易出现部分管道破裂以及管道支架损坏的问题,针对该问题,以某大型LNG船为例,采用管道应力分析软件CAESARII建立压载水系统玻璃钢管道有限元模型。根据实际建造营运方式,考虑船舶运动加速度、船体变形、温度和压力等载荷,确定能覆盖所有建造运营条件的载荷工况。采用ISO 14692标准作为大型LNG船玻璃钢压载水管应力校核设计的标准,分析压载水管道的应力水平以及作用在管道支架上的负荷,对应力超标处的管道进行优化布置,对承受大负荷的管道支架进行结构加强设计。实船应用结果表明,该方法的应用效果良好,可推广到其他类型船舶的玻璃钢压载水管道系统的设计中。     

小型海船锚系布置快速性设计方法研究

由于《海船艏锚泊设计导则》(CB/Z 280-2011)只适用于载重2 000 t以上的钢质海船,未对小型海船的锚泊设计提出指导,故小型海船的锚泊设计需另寻方法。在总结小型海船锚系布置设计特点的基础上,针对小型海船锚链筒的布置即使反复调整其空间位置也难以满足对其长度的要求等问题,通过对锚链筒位置的几何模型进行分析,采用解析几何法解决了锚链筒的定位;基于CAD二次开发,实现了锚链筒最优位置确定。经验证,该方法速度快,能满足小型海船锚系布置的要求。     

耙吸式挖泥船耙吸管系统的受力分析及仿真研究

为预测耙吸式挖泥船远海施工时耙吸管系统在非静态环境中的多体动力学行为,要求准确分析作用在该系统上的力。详细讨论了主要作用力:在波浪补偿器作用下的缆绳拉力、耙头与海床间的土壤剪切力、作用在耙吸管上的水流阻力及由于压力差在耙头处产生的推动力等。并以耙吸式挖泥船为例,根据得出的作用力数学模型,建立了基于ADAMS动力学分析软件的仿真模型进行验证。仿真结果与实际施工情况非常吻合。     

基于液压阻尼减振器的轴系纵振控制研究

在船舶主推进轴系中安装液压阻尼减振器可减小轴系的纵向振动。首先对安装被动式液压阻尼减振器的船舶主推进轴系进行数学模型简化,推导推力轴承基座处的力传递率公式与加速度插入损失公式,并分析液压阻尼减振器的结构参数对减振效果的影响。轴系台架试验表明,插入损失计算结果与测试结果吻合较好。然后,采用单神经元自适应PID控制器,将原有的被动式液压阻尼减振器变为主动式液压阻尼减振器,分析在周期载荷和随机载荷激励下力传递率随时间的变化。计算结果表明,合理选择液压阻尼减振器的参数能有效地实现纵向减振,且单神经元自适应PID主动控制单元能进一步抑制力传递率的峰值。     

基于RBF网络和遗传优化的船舶操纵模糊控制器

设计了一种基于RBF网络和遗传优化的船舶操纵模糊控制器。首先讨论了传统模糊控制器应用于船舶操纵控制的不足，然后根据模糊系统在特定情况下与RBF网络具有等价关系的特点，采用具有加权平均输出的RBF网络构造了一个船舶操纵模糊控制器，有效地消除了小偏差范围的舵角抖动现象。在此基础上，根据船舶操纵的特点提出了一种尺度变换因子的自整定方法，并采用遗传算法对自整定过程中的可变参数进行优化，以使控制器能够适应实时控制过程中的时变性和不确定性，保持良好的控制性能。最后针对某大型船舶的非线性模型，采用Matlab 6．1的Simulink工具进行了转艏操纵仿真试验，获得了满意结果。